Question

【題目】如圖所示，由U形管和細管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為0℃的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩部分隔開。A內為真空，B和C內都充有氣體。U形管內左邊水銀柱比右邊的低60mm。打開閥門S，整個系統穩定后，U形管內左右水銀柱高度相等。設U形管和細管中的氣體體積遠小于玻璃泡的容積。

（1）求玻璃泡C中氣體的壓強（以mmHg為單位）；

（2）將右側水槽的水從0℃加熱到一定溫度時，U形管內左右水銀柱高度差又為60mm，求加熱后右側水槽的水溫。

Answer 1

【答案】（1）180mmHg （2）364K

【解析】

（1）在打開閥門S前，兩水槽水溫均為T0=273K。設玻璃泡B中氣體的壓強為P1，體積為VB，玻璃泡C中氣體的壓強為PC，依題意有P1=PC+ΔP①

式中ΔP=60mmHg。打開閥門S后，兩水槽水溫仍為T0，設玻璃泡B中氣體的壓強為PB，依題意有：PB=PC②

玻璃泡A和B中氣體的體積為V2=VA+VB③

根據玻意耳定律得P1VB=PBV2④

聯立①②③④式，并代入題給數據得，PC=180mmHg⑤

（2）當右側水槽的水溫加熱到時，U形管左右水銀柱高度差為ΔP，玻璃泡C中氣體的壓強為⑥

玻璃泡C中的氣體體積不變，根據查理定律得⑦

聯立②⑤⑥⑦式，并代入題給數據得。